لمحة تاريخية عن المِرآة

المِرآة (بالإنجليزية: Mirror) (ج. مرايا) هي أداة لها القابلية على عكس الضوء أو الصوت بطريقة تحافظ على الكثير من صفاتهما الأصلية قبل ملامسة سطح المرآة. وتعمل بعض المرايا على ترشيح بعض الأطوال الموجية، بينما تحافظ على أطوال موجية أخرى عند الانعكاس، وهذا يختلف عن الأدوات الأخرى العاكسة للضوء، والتي لا تحافظ على الكثير من خواص الموجة الأصلية عدا اللون، وتعمل على تشتيت الضوء المعكوس. أكثر المرايا شيوعاً هي المرآة المسطحة، وقد تستخدم المرايا المنحنية لتكوين صورة مكبرة أو مصغرة أو لتركيز الضوء أو تشتيت الصورة المعكوسة.
تستخدم المرآة للتأنق الشخصي والتزيين والبناء، كما تستخدم المرايا أيضاً في الأدوات العلمية مثل التلسكوب والليزر والكاميرا والأدوات الصناعية. تصمم معظم المرايا للاستخدام مع الضوء المرئي، وهناك أنواع من المرايا مصممة لأنواع أخرى من الموجات أو الأطوال الموجية أو الموجات الكهرومغناطيسية، وخاصة في الأدوات غير البصرية.

لمحة تاريخية
أقدم مرآة استخدمها الإنسان كانت على الأرجح برك الماء الساكن الداكنة اللون، أو الماء المجموع في أوانٍ بدائية، أما أقدم مرآة مصنعة فكانت قطعاً من الحجارة المصقولة مثل السبج وهو نوع من الزجاج البركاني الطبيعي، وقد وجدت بعض المرايا السبجية في الأناضول (تركيا حالياً) تعود إلى حوالي 6000 قبل الميلاد. أما المرايا الحجرية المصقولة في أمريكا الوسطى والجنوبية فتعود إلى حوالي 2000 قبل الميلاد.[1]، وقد صنعت كذلك مرايا من النحاس المصقول في بلاد الرافدين حوالي 4000 قبل الميلاد، وفي مصر القديمة حوالي 3000 قبل الميلاد. أما الصينيون فقد استخدموا مرايا البرونز وصنعوها حوالي 2000 قبل الميلاد، وقد صنعت حضارة كيجي كذلك بعض المرايا من البرونز والنحاس. كما صنعت المرايا من أمزجة معدنية أخرى (سبيكة المرايا المعدنية) مثل النحاس والقصدير في الصين والهند. وكانت المرايا المصنوعة من المعادن الثمينة مقصورة على الأغنياء فقط. يعتقد أن أول مرآة معدنية مغطاة بالزجاج قد صنعت في صيدا في القرن الميلادي الأول، وقد ورد ذكر المرايا الزجاجية ذو الخلفية الذهبية في موسوعة بلينيوس الأكبر الطبيعية والتي كتبت حوالي سنة 77 ميلادي. كما طور الرومان تقنية لتشكيل المرايا الخام عن طريق تغطية الزجاج المنفوخ بالرصاص الذائب.

التصنيع
تصنع المرايا بتطبيق التغطية العاكسة لمادة أساس مناسبة، وأكثر المواد الأساس شيوعاً هي الزجاج نظراً لشفافيته وسهولة تصنيعه وصلابته وقابليته على امتلاك حواف ناعمة، وعادة ما تطبق التغطية العاكسة على الجانب الخلفي للزجاج بحيث يكون الطرف العاكس من الغطاء محمياً من التآكل والأضرار العرضية من الزجاج في جهة والغطاء نفسه والطلاء الاختياري للحماية الإضافية من جهة أخرى.
صنعت المرايا في العصور القديمة من المعادن الصلبة (البرونز، ولاحقاً الفضة) وكانت غالية الثمن وقليلة الانتشار، وكانت عرضة للتآكل، ونظراً للانعكاسية الواطئة لهذه المعادن كانت المرايا تعطي صورة أغمق من المرايا الحديثة، ما جعلها غير مناسبة للاستخدام الداخلي خصوصاً مع الإنارة التقليدية في ذلك الوقت (الشموع والفوانيس).
أما المرايا المصنوعة من الزجاج المسطح فقد اخترعها حرفيو الزجاج الفينيسيون في القرن السادس عشر في جزيرة مورانو، حيث قامووا بتغطية الجانب الخلفي من الزجاج بالزئبق، محصلين بذلك انعكاساً شبه كامل وغير مشوش. استخدمت المرايا الفينسية لما يزيد على 100 عام في إطارات مزخرفة فاخرة استخدم لأغراض التزيين في القصور الأوروبية، ولكن سر استخدام الزئبق وصل أخيراً إلى لندن وباريس في القرن السابع عشر خلال التجسس الصناعي. وقد نجحت المعامل الفرنسية بشكل كبير في تصنيع المرايا ما جعلها متوفرة لعامة الناس، على الرغم من بقاء مشكلة التسمم بالزئبق.
أما في العصور الحديثة، فيتم إنتاج المرايا عن طريق تشكيل المادة الأساس وتصقلها وتنظيفها، ثم تغطيتها بمادة غير سامة غالباً ما تكون الفضة أو الألمنيوم الحاوي على طبقات من الأغطية:
كلوريد القصدير الثنائي
الفضة
منشطات كيميائية
النحاس
الطلاء

أنواع المرايا الزجاجية
هنالك أنواع متعددة من المرايا الزجاجية، وكل منها يمثل طريقة تصنيع ونوعاً من الانعكاس الخاص:

مرآة الزجاج الألمنيومية: تصنع من الزجاج المسطح مصنع باستخدام الطلاء الفراغي، حيث ينشر الألمنيوم فوق الزجاج في حجرة مفرغة من الهواء، ثم تطلى بطبقتين أو أكثر من طلاء مقاوم للماء. توفر مرآة الزجاج الألمنيومية انعكاساً حقيقياً ودقيقاً.

مرآة الزجاج واطئة الألمنيوم: تصنع عن طريق تغطية السطح الخلفي من الزجاج بالفضة وبطبقتين من طلاء واق. يكون هذا النوع من المرايا واضحاً وناقلاً للضوء وناعماً ويعكس الألوان الطبيعية بدقة، يستخدم هذا النوع من الزجاج بكثرة لتأطير العروض التقديمية والمعارض عندما يكون تمثيل الألوان الدقيق للعمل الفني مطلوباً، أو عندما يكون اللون السائد في خلفية العرض التقديمي هو اللون الأبيض.

مرآة الزجاج الآمنة: تصنع بإلصاق طبقة خاصة من شريحة على السطح الخلفي لمرآة الزجاج الفضية، ما يمنح الحماية من الإصابات عند تكسر الزجاج، ويستخدم هذا النوع من المرايا في الأثاث والأبواب والجدران الزجاجية، والرفوف التجارية والأماكن العامة.

مرآة الزجاج المطبوعة حريرياً: تصنع باستخدام حبر لا عضوي يطبع نقشات خلال شاشة خاصة على الزجاج، وهناك ألوان ونقشات وأشكال مختلفة لهذا النوع من المرايا. يقاوم هذا النوع من المرايا الأوساخ ويدوم لفترات طويلة مقارنة بالزجاج المطبوع الاعتيادي حيث يمكن أن يستمر لمدة 20 سنة أو أكثر، يستخدم هذا النوع من الزجاج بكثرة لأغراض الديكور (مثل المرايا، وفوق الطاولات، الأبواب، المطابخ وغيرها).

مرآة الزجاج الفضية: هي مرآة اعتيادية مطلية بالفضة في الجانب الخلفي منها، ما يمكنها من عكس صور الأشياء المقابلة لها، ويصنع هذا النوع من المرايا الزجاجية بتغطية السطح الخلفي للزجاج بشريحة من الفضة والرصاص وطبقتين أو أكثر من طلاء مقاوم للماء، ما يمكن الزجاج من مقاومة الحمض والأوساخ. توفر هذه المرايا صور واضحة وحقيقية، وتستمر لفترات طويلة وتستخدم في الأثاث والحمامات ولأغراض الديكور الأخرى.
أما المرايا الزجاجية المستخدمة في الديكور فغالباً ما تكون مصنوعة يدوياً، ويتوفر تظليلات وأشكال وسماكات مختلفة من الزجاج.

أنواع المرايا
توجد من المرايا عدة انواع أبسطها المرآة المستوية التي نعرفها . كما يوجد منها المرآة المكبرة التي يستخدمها البعض منا أثناء حلاقة الذقن . هذه المرآة تسمى "مرآة مقعرة " ولها خصائصها الفيزيائية . وتهناك "المرآة المحدبة" في هيئة سطح الكرة الخارجي العاكس ، وهذه تعمل على تصغير الصورة ، ويقل استخدامها .

المرآة المستوية
ينعكس شعاع الضوء الساقط على المرآة المستوية بزاوية انعكاس مساوية لزاوية السقوط (إذا كان حجم المرآة أكبر بكثير من الطول الموجي للضوء ، فيزياء). بمعنى أنه لو سقط شاع ضوئي على سطح مرآة بزاوية (ثيتا) ، فإنه سينعكس من نقطة سقوطه بزاوية (ثيتا ) في الاتجاه المعاكس (أنظر الشكل).
في المرآة المسطحة، يتغير اتجاه حزمة أشعة متوازية بشكل كامل ، ولكن تبقى أشعة الحزمة متوازية. والصور المتكون من المرآة المسطحة هي صورة حقيقية ، لها نفس حجم العنصر الأصلي ، ولكن الصورة تيكون معكوسة في اتجاه واحد (اليمين يصبح يسارا واليسار يصبح يمينا) وفي نفس الوقت إذا كان المرء واقفا فيبدو في المرآة واقفا وليس مشقلبا . تلك من خواص المرآة المستوية فهي تشكل ما يسمى مستوي واحد للتناظر.

مرآة مقعرة
تتكون المرآة المقعرة في أبسط تكوينها من جزء من السطح الداخلي العاكس لكرة . إذا سقطت على قلب تلك المرآة الكروية أشعة ضوئية متوازية فهي تجمعها في بؤرة . تبعد نقطة البؤرة F عن سطح المرآة نصف نصف قطر تكور المرآة ، ويسمى بعد بؤري ويقاس على المحور الأساسي (أنظر الشكل) .
لا تتجمع الإشعاعات الضوئية المتوازية بالتمام في البؤرة إذا كانت المرآة كروية تماما ، ولكن تجمع الأشعة يكون مزاغا بعض الشيء مما يجعل الصورة عند البؤرة غير واضحة . عرفت تلك الظاهرة في القرن السابع عشر حيث حاول العلماء بناء تلسكوب مرايا (كان تلسكوب العدسات قد ابتكر بالفعل ) بحيث تقوم مرآة مقعرة مقام العدسة الرئيسية في التسلكوب . ولكن الصورة لم تكن واضحة .
وجاء عالم الرياضيات غريغوري واقترح تشكيل سطح المرآة في شكل قطع مكافيء بدلا من أن يكون نصف كرة مثالية. في تلك الحالة تنعكس الاشعة المتوازية الساقطة على السطح المشكل في هيئة قطع مكافي في "نقطة واحدة " وهي البؤرة . ونجح العلماء في صناعة تلسكوبات لأغراض الدراسات الفلكية باستخدام المرايا المقعرة.
من ميزات المرايا المقعرة أنه يمكن انتاجها بأحجام كبيرة ، يصل قطرها 8 متر أو 10 متر ، وتكون لها قوة تضخيم كبيرة. مثال على ذلك التلسكوب العظيم في تشيلي و تلسكوبات مرصد كيك الأمريكي في هاواي.
انتشر استخدام تلسكوبات المرآة وعلى الأخص في الرصد الفلكي ، ومنها ما أطلق إلى الفضاء مثل تلسكوب هابل الفضائي وهو لا يزال يعمل مند عام 1990 .

مرآة محدبة
المرأة المحدبة هي السطح العاكس الخارجي من كرة . يعمل انعكاس الاشعة على ذلك السطح على تفريق الاشعة الساقطة ، وتتكون صورة غير حقيقية ("صورة خيالية" ، أي يمكن رؤيتها بالعين ،ولكن لا يمكن استقبالها على حائل) . تتباعد الإشعة المتوازية الساقطة على سطح تلك المرآة وتبتعد عن نقطة التقاطع المشتركة "خلف المرآة" ، لذلك لا يمكن استقبال الصورة الناتجة على حائل (أنظر الصورة أدناه).

الصورة في مرآة مستوية
إذا نظر شخص ما إلى المرآة فإن صورته ستنعكس في المرآة (مثلاً: إذا رفع الشخص أمام المرآة يده اليمنى فإنه سيبدو في المرآة وكأنه قد رفع يده اليسرى). ذلك ما يسمى ظاهرة التناطر الانعكاسي.